get_fs()和set_fs()解析

在内核中使用有些系统调用（如打开，写文件等操作）需要使用get_fs,set_fs对他们进行保护。如：oldfs=get_fs();   

set_fs(KERNEL_DS);   

filp->f_op->write(filp,buf,size,&filp->f_pos);   

set_fs(oldfs);

        只有使用上面的方法，才能在内核中使用open,write等的系统调用。其实这样做的主要原因是open,write的参数在用户空间，在这些系统调用的实现里需要对参数进行检查，就是检查它的参数指针地址是不是用户空间的。系统调用本来是提供给用户空间的程序访问的，所以，对传递给它的参数（比如上面的buf），它默认会认为来自用户空间，在->write()函数中，为了保护内核空间，一般会用get_fs()得到的值来和USER_DS进行比较，从而防止用户空间程序“蓄意”破坏内核空间。 为了解决这个问题； set_fs(KERNEL_DS)将其能访问的空间限制扩大到KERNEL_DS,这样就可以在内核顺利使用系统调用了！

我们这里以open系统调用为例子,它最终会调用下面所示的函数:

satic

int do_getname(const char __user *filename, char *page) {  

      int retval;  unsigned long len = PATH_MAX;

      if (!segment_eq(get_fs(), KERNEL_DS)) {

      if ((unsigned long) filename >= TASK_SIZE)    

      return -EFAULT;  

}

其中就会对char __user *filename这个用户指针进行判断，如果它不是segment_eq(get_fs(), KERNEL_DS)就需要如上面描述的检查它的指针是不是用户空间指针。内核使用系统调用参数肯定是内核空间，为了不让这些系统调用检查参数所以必须设置  set_fs(KERNEL_DS)才能使用该系统调用.

       file->f_op->write的流程可能会调用access_ok->__range_ok,而__range_ok会判断访问的buf是否在0~addr_limit之间，如何是就ok,否则invalid，这显然是为用户准备的检查。addr_limit一般设为__PAGE_OFFSET,在内核空间，buf肯定>__PAGE_OFFSET,必须修改addr_limit,这就是set_fs的由来。

 

#define MAKE_MM_SEG(s) ((mm_segment_t) { (s) })



/* addr_limit is the maximum accessible address for the task. we misuse

* the KERNEL_DS and USER_DS values to both assign and compare the

* addr_limit values through the equally misnamed get/set_fs macros.

* (see above)

*/



#define KERNEL_DS MAKE_MM_SEG(0xFFFFFFFF)

#define USER_DS MAKE_MM_SEG(TASK_SIZE)



#define get_ds() (KERNEL_DS)

#define get_fs() (current_thread_info()->addr_limit)

#define set_fs(x) (current_thread_info()->addr_limit = (x))



#define segment_eq(a,b) ((a).seg == (b).seg)

 

/* how to get the thread information struct from C */

static inline struct thread_info *current_thread_info(void)

{

       struct thread_info *ti;

       __asm__("and.d $sp,%0; ":"=r" (ti) : "0" (~8191UL));

       return ti;

}

 

struct thread_info {

       struct task_struct *task; /* main task structure */

       struct exec_domain *exec_domain;/* execution domain */

       unsigned long flags; /* thread_info flags (see TIF_*) */

       mm_segment_t addr_limit; /* user-level address space limit */

       __u32 cpu; /* current CPU */

       int preempt_count; /* 0=premptable, <0=BUG; will also serve as bh-counter */

       struct restart_block restart_block;

};